Устройство и способ для асептической обработки скоропортящегося продукта без консервантов

Изобретение относится к промышленному устройству для обработки скоропортящихся продуктов, включая фруктовые соки и их смеси, плодовую мякоть, вина, молоко, масло, йогурт, кисломолочные продукты, пиво, солодовые и овсяные напитки, супы и безалкогольные напитки, с целью увеличения времени их хранения. Устройство для асептической обработки скоропортящегося продукта без консервантов содержит бак, способный удерживать скоропортящийся продукт, при этом бак имеет вход и выход для приема и разгрузки продукта, первый кожух, окружающий указанный бак, второй кожух, окружающий указанный первый кожух, первый теплоноситель, по меньшей мере, частично заполняющий объем между баком и первым кожухом, который может осуществлять теплообмен через бак со скоропортящимся продуктом, второй теплоноситель, заполняющий объем между первым кожухом и вторым кожухом, и средство для нагревания второго теплоносителя для передачи его тепла первому теплоносителю, который, в свою очередь, повышает температуру скоропортящегося продукта внутри бака. Способ предусматривает помещение некоторого количества скоропортящегося продукта в бак, повышение температуры второго теплоносителя для повышения, в свою очередь, температуры первого теплоносителя в течение достаточного времени для повышения температуры скоропортящегося продукта в баке до температуры между 92°С и 100°С. Изобретение убивает или делает органически не активным 100% бактерий и ферментов, а также любых других не патогенных микроорганизмов, присутствующих в свежеотжатых цитрусовых и не цитрусовых фруктовых соках и смесях фруктовых соков, а также плодовой мякоти и молочных продуктах. Оно обеспечивает асептическую упаковку 100% натуральных соков и молока, имеющих срок хранения продолжительностью от 2 до 3 лет без необходимости охлаждения и без использования искусственных консервантов, а также сохранение натурального вкуса, цвета и запаха, обычно присущего свежевыжатым соком и смесям соков, цитрусовой мякоти. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Данная заявка является продолжением заявки №09/393412, поданной 10 сентября 1999, теперь патент США №6135015, которая является частичным продолжением заявки №09/309387, поданной 18 июня 1998, которая является частичным продолжением заявки №08/823813, поданной 24 марта 1997, аннулирована, которая является продолжением заявки №08/442188, поданной 16 мая 1995, теперь патент США №5614238.

Данное изобретение относится к промышленному устройству для сохранения скоропортящихся продуктов, таких как свежевыжатые цитрусовые или не цитрусовые соки, смеси фруктовых соков, плодовая мякоть, молочные продукты, ячменные продукты, супы и безалкогольные напитки. В частности, промышленное устройство обеспечивает выполнение процесса термического консервирования для асептической упаковки скоропортящихся продуктов без добавления консервантов.

Изобретение относится также к промышленному устройству для обработки скоропортящихся продуктов (включая фруктовые соки, смеси фруктовых соков, плодовую мякоть, вина, молоко, шоколадное молоко, масло, йогурт, кисломолочные продукты, пиво, солодовые и овсяные напитки, супы и безалкогольные напитки) с целью увеличения времени их хранения.

При сборе фруктов происходят микробиологические и химические изменения, которые ограничивают время, в течение которого фрукт остается приемлемым для потребителя и безопасным для употребления. Поскольку большинство изменений, происходящих после сбора, приводят к порче продукта, то используются различные способы консервации пищи для продления времени, в течение которого пища сохраняет первоначальное качество и привлекательность.

Во времена простых фермерских общин жители жили за счет местных выращиваемых фруктов и овощей. В результате не было необходимости в высокоорганизованных способах консервирования пищи.

Однако в современном мире центры населения находятся в городах и мегаполисах, которые часто находятся на удалении многих миль от мест производства пищевых продуктов. Для поставки не испорченных пищевых продуктов к этим удаленным потребителям были разработаны способы и химикалии для консервирования пищевых продуктов. К сожалению, долговременные испытания показали, что химикалии, предназначенные для защиты людей, могут наносить им вред.

После сбора растительная ткань не может сопротивляться нападению микроорганизмов, таких как бактерии, дрожжи и плесень, которые разрушают структуру пищевых продуктов и образуют нежелательные привкус, обуславливают потерю цвета и запахи. Количество организмов в одной унции пищевого продукта может составлять от нескольких сотен до двадцати миллионов или более, и эти организмы способны к быстрому размножению, так что при определенных условиях их количество может удваиваться каждые пятнадцать или двадцать минут.

Бактерии являются крошечными микроорганизмами, которые являются наиболее частой причиной порчи пищевых продуктов. Бактерии могут также делать пищу неприятной для еды. И в случае патогенных бактерий, таких как Staphylococcus aureus (золотистый стафилококк) или Clostridium botulinum, бактерии могут приводить к намного более вредному воздействию, включая отравление пищевыми продуктами.

Порча пищевых продуктов вызывается также химическими веществами, известными как ферменты, которые всегда присутствуют в небольших количествах в живой материи. Ферменты являются белками, которые катализируют химические реакции. Ферменты катализируют химические реакции, которые изменяют вкус и консистенцию фруктов во время созревания. Ферменты также отвечают за порчу фруктов после сбора, такую как побурение поверхности среза яблок и персиков, вызванное окислением фенолов за счет ферментативной фенолазы.

Поскольку ферменты являются белками, то они чувствительны к нагреванию. Большинство белков необратимо денатурируются при нагревании свыше нормальных биологических температур. При денатурации белков они распутываются и теряют свою трехмерную форму. Поскольку способность катализа реакций зависит от формы, то после нагревания ферментов они обычно теряют свою способность катализа реакций.

Технологии термического консервирования для устранения активности бактерий и ферментов во фруктовых соках и цитрусовой мякоти обычно основываются на известных, широкомасштабных технологиях пастеризации. Пастеризация является процессом тепловой обработки, в котором порцию пищевого продукта нагревают в резервуарах из нержавеющей стали при температуре обычно менее 212°Ф (100°С). Хотя обычные технологии пастеризации разрушают патогенные организмы, они не обеспечивают бесконечной защиты от микробиологической порчи. Пастеризованные продукты необходимо немедленно охлаждать. Пастеризация удлиняет срок хранения до 4-7 дней для молочных продуктов и до 4-6 недель для фруктовых продуктов.

Даже кислотный продукт, такой как фруктовый сок, требует защиты от портящих организмов, таких как ацетобактер, чей рост может приводить к помутнению продуктов из фруктового сока. Помутнение некоторых продуктов из фруктовых соков является следствием присутствия пектина, что естественно для фруктов. Если натуральные пектолитические ферменты фруктов не разрушены, то они разрушают пектин, в результате чего сок становится мутным и часто превращается в гель. Поэтому для разрушения пектолитических ферментов большинство фруктовых соков подвергают мгновенной пастеризации в пластинчатых теплообменниках при температуре 203°Ф (95°С) в течение 30 секунд. Однако в то время как ферменты частично становятся органически не активными, этот процесс ухудшает качество сока, поскольку сок в контакте с металлическими элементами теплообменника достигает температуры свыше 100°С. Продукт, который непосредственно контактирует с нагревательной поверхностью, может в действительности свариться, если на него воздействует тепло в течение более 30 секунд. Варка приводит к необратимым изменениям вкуса, цвета и запаха пищевого продукта. Кроме того, было установлено, что способы, согласно уровню техники, являются неудовлетворительными для превращения ферментов, присутствующих в цитрусовых и не цитрусовых фруктовых соках, в биологически неактивные или для разрушения бактерий и других патогенных и не патогенных организмов.

Короткое время хранения пастеризованных продуктов свидетельствует о недостатках существующих способов.

Приведение нагревательных элементов в непосредственное соприкосновение с солодовыми напитками также может изменять их вкус, цвет или запах. Когда солодовые напитки, такие как пиво, непосредственно нагреваются нагревательными элементами, которые имеют температуру свыше 165°С, то это влияет на первоначальный вкус. Для предотвращения перегрева солодовые напитки нельзя полностью пастеризовать, в результате чего остаются многие вредные бактерии и ферменты. Свежие ячменные продукты имеют срок хранения, аналогичный молоку.

Технологии пастеризации не обеспечивают 100% органическую дезактивацию ферментов в этих продуктах. В результате некоторые фруктовые соки недоступны потребителям вследствие ограниченной эффективности способов, согласно уровню техники. Например, соки, такие как арбузный сок, банановый сок, виноградный сок и ананасовый сок, нельзя найти на полках магазинов, упакованными в 100% натуральном состоянии. Часто качество сока ухудшается за счет добавки различных консервантов для поддержания свежести и цвета.

Свежие молочные продукты могут быть более чувствительными к ферментам, чем фруктовые продукты. Пастеризованное молоко сохраняется лишь в течение 4-7 дней, даже в охлажденном виде.

Таким образом, все еще существует потребность в промышленном устройстве для термической обработки свежих фруктовых продуктов, свежих молочных продуктов и свежих ячменных продуктов, которое обеспечивает асептическую упаковку этих продуктов без добавления консервантов с целью продления срока хранения продуктов вплоть до 2-3 лет без охлаждения.

Данное изобретение раскрывает способ, который эффективно убивает или делает органически не активными 100% бактерий и ферментов, а также любых других не патогенных микроорганизмов, присутствующих в свежеотжатых цитрусовых и не цитрусовых соках и смесях фруктовых соков, а также в фруктовой мякоти, винах, молочных продуктах, таких как молоко, ячменных продуктах, таких как пиво, супах и безалкогольных напитках. Этот способ обеспечивает асептическую упаковку натуральных соков со сроком хранения от 2 до 3 лет без необходимости охлаждения или искусственных консервантов. Промышленное устройство и способ также сохраняют натуральный вкус, цвет и аромат, обычно присущий свежевыжатым сокам, смесям соков и фруктовой мякоти, при одновременном исключении недостатков перенагревания, возникающих в пластинчатых теплообменниках.

Способ содержит следующие стадии: извлечения сока или мякоти (в последующем «сок») обычным способом с использованием экстрактора для соков; размещения извлеченного сока тотчас в устойчивую к температуре тару, способную выдерживать температуры свыше 100°С; погружения, по существу, тары в бак с водой при комнатной температуре; повышения температуры воды в баке до 100°С в течение периода времени между пятью и десятью минутами (5-10 минут); контролирования температуры сока до достижения соком минимальной температуры 92°С и максимальной температуры 97°С; выдерживания сока при температуре между 92°С и 97°С в течение времени между одной и двумя минутами (1-2 мин); удаления тары из воды; укупоривания колпачками тары герметичным образом; охлаждения тары до примерно 35°С с помощью подходящих средств, таких как обрызгивание водой комнатной температуры и пропускание холодного воздуха, что обеспечивает паровую пробку внутри отдельной тары, вызванную объемным сжатием закрытого пара во время охлаждения, и предотвращение продолжающегося нагревания. Дополнительно к этому способ может содержать следующие стадии: стабилизация сока в течение трех дней; проверка на предмет ферментации, загрязнения, утечки или других дефектов путем подтверждения сохранения паровой пробки; и этикетирование тары, упаковка в коробки и рассылка тары для потребления.

В изобретении можно использовать принципы, раскрытые в патенте США №5614238 (выданном тому же изобретателю), в процессе консервирования большого количества свежих скоропортящихся продуктов. Эти скоропортящиеся продукты включают свежие фруктовые продукты, свежие молочные продукты, свежие ячменные продукты, супы и безалкогольные напитки. Изобретение включает в себя промышленное устройство, которое обеспечивает обработку большого количества свежих скоропортящихся продуктов. Промышленное устройство обеспечивает также асептическую упаковку тары большого размера. Кроме того, поскольку продукт никогда не находится в непосредственном контакте с источником нагревания, то скоропортящиеся продукты сохраняют свой натуральный аромат, вкус, цвет и внешний вид.

Изобретение включает в себя следующие промышленное устройство и способы. Скоропортящиеся продукты помещают в бак. Бак снабжен кожухом. В кожухе закрыт теплоноситель. Теплоноситель, предпочтительно, является материалом с высокой теплоемкостью - жидкостью с температурой от комнатной до 100°С. Теплоноситель, предпочтительно, является водой, но можно использовать также другие продукты, такие как этиленгликоль или минеральное масло. Теплоноситель непосредственно нагревается источником тепла. Источник тепла может быть любым нагревательным устройством, таким как нагревательная спираль или паровой котел. Поскольку скоропортящиеся продукты нагревают с помощью теплоносителя, который, в свою очередь, нагревают с помощью источника тепла, то можно говорить, что скоропортящиеся продукты нагреваются опосредованно с помощью источника тепла. В противоположность этому, можно говорить, что теплоноситель, который находится в контакте с источником тепла, нагревается непосредственно источником тепла. За счет опосредованного нагревания скоропортящихся продуктов скоропортящиеся продукты никогда не подвергаются экстремальному нагреванию источником тепла. Другое преимущество использования теплоносителя состоит в том, что он обеспечивает большой, эффективный теплоотвод, с помощью которого можно быстро переносить большое количество тепловой энергии.

Для гарантии правильного нагревания всех скоропортящихся продуктов в баке этот бак может содержать средство для перемешивания скоропортящихся продуктов. Средство для перемешивания содержит мешалку, внутренние направляющие для обеспечения перемешивания во время прохождения потока и ворсинки, которые увеличивают отношение площади поверхности к объему для улучшения переноса тепла. Промышленное устройство содержит датчик температуры для контролирования температуры скоропортящихся продуктов во время выполнения обработки.

После нагревания продукт в горячем состоянии разливают в бутылки, закрывают колпачками, охлаждают и этикетируют обычным образом для создания герметично закрытого продукта.

Изобретение можно использовать для периодического процесса. В периодическом процессе банк заполняют скоропортящимися продуктами, скоропортящиеся продукты нагревают, а затем весь бак опорожняют и направляют скоропортящиеся продукты для разлива в бутылки.

Изобретение можно использовать в непрерывном процессе. В непрерывном процессе скоропортящиеся продукты постоянно протекают через бак. Поток, перемешивание и теплообмен контролируются в баке так, что при прохождении потока скоропортящихся продуктов через бак он выходит полностью нагретым в соответствии со способом, описание которого было приведено в предыдущих абзацах. Во время всего непрерывного процесса скоропортящиеся продукты втекают и вытекают из бака. За счет непрерывности процесса, который непрерывно создает обработанные скоропортящиеся продукты, разливочная машина может работать непрерывно без времени ожидания между партиями продукта.

Изобретение обеспечивает увеличение времени хранения скоропортящихся продуктов, включая следующие продукты: фруктовый сок, смеси фруктовых соков, плодовую мякоть, вина, молоко, шоколадное молоко, масло, йогурт, кисломолочные продукты, пиво, солодовые и овсяные напитки, супы и безалкогольные напитки.

Поэтому задачей данного изобретения является создание способа термического консервирования продуктов, таких как цитрусовые и не цитрусовые фруктовые соки, смеси фруктовых соков и плодовая мякоть, с помощью которого можно асептически упаковывать продукты из 100% натурального сока или плодовую мякоть в герметичную тару, имеющую продленный, не охлаждаемый срок хранения, равный, по меньшей мере, 2 годам.

Другой задачей данного изобретения является создание способа термического консервирования, с помощью которого продукты из сока и мякоти предотвращаются от перегревающего контакта с промышленным теплообменником.

Еще одной задачей данного изобретения является создание способа термического консервирования, с помощью которого продукты из сока и плодовой мякоти упаковывают перед воздействием на них высоких температур.

Еще одной задачей данного изобретения является создание способа термического консервирования, с помощью которого из предварительно упакованной тары с соком или мякотью выпускают пар во время процесса нагревания и создают паровую пробку во время процесса охлаждения.

Еще одной задачей данного изобретения является создание способа термического консервирования, пригодного для использования для скоропортящихся продуктов, таких как фруктовый сок, смеси фруктовых соков, плодовая мякоть, вина, молоко, шоколадное молоко, масло, йогурт, кисломолочные продукты, пиво, солодовые и овсяные напитки, супы и безалкогольные напитки.

Задачей данного изобретения является создание промышленного устройства, которое способно асептически упаковывать скоропортящиеся продукты, в котором скорость устройства не ограничена временем нагревания и охлаждения тары.

Задачей данного изобретения является создание промышленного устройства, в котором нет необходимости погружать и поднимать заполненную тару в ванне с целью нагревания и охлаждения.

Задачей данного изобретения является создание промышленного устройства, которое денатурирует ферменты в скоропортящихся продуктах, которые ответственны за порчу, без влияния на вкус, цвет и аромат свежих скоропортящихся продуктов.

Задачей данного изобретения является создание промышленного устройства, способного непрерывно обрабатывать скоропортящиеся продукты для продления их срока хранения.

Вышеуказанные задачи достигаются тем, что в устройстве для асептической обработки скоропортящегося продукта без консервантов имеются: бак, способный удерживать скоропортящийся продукт, при этом бак имеет вход и выход для приема и разгрузки скоропортящегося продукта, первый кожух, окружающий указанный бак, второй кожух, окружающий указанный первый кожух, первый теплоноситель, по меньшей мере, частично заполняющий объем между баком и первым кожухом, который может осуществлять теплообмен через бак со скоропортящимся продуктом, второй теплоноситель, заполняющий объем между первым и вторым кожухом, и средство для нагревания второго теплоносителя для передачи его тепла первому теплоносителю, который в свою очередь повышает температуру скоропортящегося продукта внутри бака.

Кроме этого, первый теплоноситель выбран из группы, состоящей из воды, этиленгликоля и минерального масла.

При этом данное устройство дополнительно содержит средство для увеличения переноса тепла между первым теплоносителем и скоропортящимся продуктом, причем средство для увеличения переноса тепла содержит мешалку в баке, а средство для увеличения переноса тепла содержит направляющую, расположенную внутри бака.

Кроме этого, средство для увеличения переноса тепла содержит, по меньшей мере, одно ребро, расположенное внутри бака, а также, по меньшей мере, одну направляющую и, по меньшей мере, одно ребро, расположенные внутри бака.

При этом в данном устройстве 100% ферментов внутри скоропортящегося продукта денатурируются.

Кроме этого, в данном устройстве скоропортящийся продукт, выбранный из группы, состоящей из фруктового сока, смесей фруктовых соков, плодовой мякоти, вин, молока, шоколадного молока, масла, йогурта, кисломолочных продуктов, пива, солодовых и овсяных продуктов, супов, воды и безалкогольных напитков, помещен в тару, способную выдерживать температуры свыше 100°С.

Для решения вышеуказанных задач предложен способ асептической обработки скоропортящегося продукта без консервантов с использованием бака, содержащего скоропортящийся продукт, при этом бак имеет вход и выход для приема и разгрузки скоропортящегося продукта, первый кожух, окружающий бак, второй кожух, окружающий первый кожух, первый теплоноситель, заполняющий объем между баком и первым кожухом, который обеспечивает обмен тепла через бак со скоропортящимся продуктом, второй теплоноситель, заполняющий объем между первым кожухом и вторым кожухом, и средство для нагревания второго теплоносителя, содержащий стадии, согласно которым: помещают некоторое количество скоропортящегося продукта в бак, повышают с помощью средства нагревания температуру второго теплоносителя, для повышения, в свою очередь, температуры первого теплоносителя в течение достаточного периода времени для повышения температуры скоропортящегося продукта в баке до температуры между 92°С и 100°С.

Кроме этого, скоропортящийся продукт выдерживают при температуре между 92°С и 100°С в течение времени от одной до пяти минут; скоропортящийся продукт выдерживают при температуре между 92°С и 100°С в течение периода времени между одной и двумя минутами.

В данном способе дополнительно имеется стадия удаления скоропортящегося продукта из бака после нагревания скоропортящегося продукта до температуры между 92° и 100°С; обеспечивается непрерывный поток скоропортящегося продукта через бак от входа в бак к выходу из бака при одновременном нагревании до температуры между 92°С и 100°С; скоропортящиеся продукты выбраны из группы, состоящей из фруктового сока, смесей фруктовых соков, плодовой мякоти, вин, молока, шоколадного молока, масла, йогурта, кисломолочных продуктов, пива, солодовых и овсяных продуктов, супов, воды и безалкогольных напитков; денатурируют 100% ферментов внутри скоропортящегося продукта; скоропортящийся продукт, выбранный из группы, состоящей из фруктового сока, смесей фруктовых соков, плодовой мякоти, вин, молока, шоколадного молока, масла, йогурта, кисломолочных продуктов, пива, солодовых и овсяных продуктов, супов, воды и безалкогольных напитков, помещают в тару, способную выдерживать температуры свыше 100°С.

В соответствии с этими и другими задачами, которые проявляются позже, ниже приводится описание данного изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

На чертежах изображено:

фиг.1 - процедура заполнения тары;

фиг.2 - укупоривание колпачками;

фиг.3 - тара, погруженная в водяную ванну, и процедура нагревания, в которой повышается температура воды;

фиг.4 - процесс укупоривания колпачками с образованием герметичного уплотнения;

фиг.5 - охлаждение тары разбрызгиваемой водой;

фиг.6 - тара во время стадии стабилизации и проверки;

фиг.7 - конечная стадия этикетирования и упаковки;

фиг.8 - графическая схема данного процесса;

фиг.9 - промышленное устройство, способное обрабатывать большое количество скоропортящихся продуктов;

фиг.10 - таблица деактивации ферментов в зависимости от нагревания продукта до разных температур;

фиг.11 - разрез бака и окружающих слоев, показанных на фиг.9, на виде сбоку.

Изобретение предлагает способ, который убивает или делает органически не активными 100% бактерий и ферментов, а также других не патогенных микроорганизмов, присутствующих в свежевыжатых цитрусовых и не цитрусовых фруктовых соках и смесях фруктовых соков, а также в плодовой мякоти, винах, молоке, шоколадном молоке, масле, йогурте, кисломолочных продуктах, пиве, солодовых и овсяных напитках, супах и безалкогольных напитках. Способ обеспечивает асептическую упаковку 100% натуральных соков, имеющих срок хранения длительностью от двух до трех лет без необходимости охлаждения и без использования искусственных консервантов и добавок. Способ также сохраняет натуральный вкус, цвет и запахи, обычно присущие свежевыжатым сокам и смесям соков и плодовой мякоти.

На фиг.8 показана графическая схема способа, согласно данному изобретению. Способ включает следующие стадии. Извлечение сока или мякоти с использованием подходящего устройства для извлечения, как показано на фиг.1. Например, можно использовать экстрактор 10 для цитрусовых соков для извлечения сока и мякоти из цитрусовых, включая апельсины, мандарины и грейпфрут. С другой стороны, для таких фруктов, как бананы, могут быть необходимы более специализированные экстрагирующие устройства. Независимо от способа извлечения получают 100% натуральный сок или мякоть, обозначенные в целом позицией 12.

Извлеченный сок, смесь соков или плодовую мякоть (называемую в последующем «продуктом») тотчас разливают в термостойкую тару 14, такую как термопластичная тара, способная выдерживать температуры, возможно превышающие 100°С. Термостойкая полимерная тара особенно хорошо подходит для использования в данном процессе, поскольку полимерная стенка служит в качестве теплоизоляционного материала, который защищает продукт от воздействия экстремальных поверхностных температур, возникающих при нагревании продукта в тонкостенном контейнере из нержавеющей стали или в пластинчатом теплообменнике. Кроме того, полимерная тара способна лучше выдерживать тепловое расширение, чем другие возможные материалы, такие как стекло.

Как показано на фиг.2, заполненную тару 14 можно закупоривать подходящим промышленным колпачком 16, однако в предпочтительном варианте выполнения тару первоначально не закупоривают. Дополнительно к этому в качестве альтернативного решения, тару можно «частично закупорить», что означает закупоривание тары путем осуществления частичного поворота колпачка, так что колпачок полузакрыт, и пар и газ, остающийся в таре, могут выходить во время расширения.

Как показано на фиг.3, тару 14 затем по существу погружают в бак 18 с водой, которая первоначально имеет комнатную температуру. Было установлено, что такое погружение тары, при котором наружный уровень воды достигает, примерно, от двух третей до трех четвертей высоты тары, является оптимальным. Бак 18, предпочтительно, выполнен с возвышающимся или двойным дном, обозначенным позицией 20, для подъема тары над теплоносителем 22. В предпочтительном варианте выполнения теплообменник содержит паровой теплообменник, имеющий вход 24 для пара и выход 26 для пара, погруженный внутри бака 18, при этом тепло поставляется перегретым паром.

Затем температуру воды в баке повышают до 80°С в течение периода времени, примерно равного пяти (5) минутам. После этого температуру воды в баке повышают далее до, по меньшей мере, 92°С в течение дополнительных двух (2) минут. По мере постепенного повышения температуры воды в баке датчики температуры (не изображены) следят за температурой продукта. Для обеспечения равномерного нагревания можно перемешивать продукт за счет встряхивания тары. Процесс переноса тепла заканчивают, когда температура продукта достигает 92°С. Продукт не следует нагревать свыше 97°С. Однако продукт можно выдерживать при этой температуре несколько (1-3) минут, в зависимости от продукта, в котором необходимо деактивировать органическое вещество, такое как бактерии и ферменты.

Затем тару удаляют из бака и закупоривают, если она перед этим оставалась не закупоренной, или «полностью закупоривают», как показано на фиг.4, если используется способ частичного закупоривания. «Полное закупоривание» означает закрепление колпачка герметичным образом, обычно путем дополнительного поворота колпачка 16. Как показано на фиг.5, затем продукт частично охлаждают на специально созданных стойках 30 для охлаждения с использованием распыляемой при комнатной температуре (примерно 25°С) воды 32, за счет чего создается вызываемое охлаждением объемное сжатие жидкости и пара в таре, что создает паровую пробку, в результате чего верхняя часть колпачка становится вжатой (не изображено), указывая на правильную герметизацию. После создания паровой пробки тару оставляют для дальнейшего охлаждения при окружающих условиях до комнатной температуры (примерно 35°С).

Как показано на фиг.6, затем продукт необходимо оставить для стабилизации в течение, примерно, 3 дней, во время которых продукт подвергается контрольным проверкам качества для обнаружения возможной ферментации, утечек или дефектов в герметизации паровой пробки.

Затем полученный продукт этикетируют, помещают в коробки и отправляют для потребления, как показано на фиг.7. Продукт, изготовленный с помощью данного способа, имеет длительный срок хранения свыше 2 лет без охлаждения.

На фиг.9 и 11 показаны промышленное устройство и соответствующий способ для консервирования больших объемов скоропортящихся продуктов. Промышленное устройство и соответствующий способ предотвращают обесцвечивание, вызываемое окислением в обычном способе с использованием промышленного метода, который можно модифицировать в соответствии с каждым продуктом.

Скоропортящиеся продукты 100 помещают в сборный бак 105. Сборный бак 105, предпочтительно, выполнен из такого материала, как нержавеющая сталь. Из сборного бака 105 скоропортящиеся продукты 100 можно перемещать в бак 101. Насос 106 может быть включен в соединение между сборным баком 105 и баком 101 для облегчения перемещения скоропортящихся продуктов 100. Сборный бак 105 может содержать средство для перемешивания скоропортящихся продуктов 100, такое как мешалка 107. В предпочтительном варианте выполнения промышленное устройство содержит бак 101. В баке 101 содержатся скоропортящиеся продукты 100 для обработки. Бак 101 может быть выполнен из любого материала, допущенного для пищевой промышленности, который может выдерживать необходимые температуры. Кожух 102 окружает бак 101. Теплоноситель 103 заполняет кожух 102 с окружением бака 101. Теплоноситель 103 переносит тепло в скоропортящиеся продукты 100 через стенку бака 101. Теплоноситель 103, предпочтительно, является жидкостью с высокой теплоемкостью в интервале между комнатной температурой и температурой кипения скоропортящихся продуктов, обычно от 25°С до 100°С. Предпочтительные теплоносители 103 включают воду, этиленгликоль и минеральное масло. Источник 104 тепла непосредственно нагревает теплоноситель 103. Источник 104 тепла может иметь высокую температуру свыше 100°С, поскольку источник 104 тепла не контактирует непосредственно с скоропортящимся продуктом 100. Предпочтительные виды источника 104 тепла включают паровые котлы и нагревательные катушки.

После помещения в бак 101 скоропортящиеся продукты 100 нагревают через стенки бака 101 с помощью теплоносителя 103. Теплоноситель 103 нагревают с помощью источника 104 тепла. Скоропортящиеся продукты 100 нагревают в баке 101 до температуры между 92°С и 97°С в течение времени между одной и двумя минутами (1-2 мин).

На фиг.10 показана таблица, иллюстрирующая воздействие различных температур на скоропортящиеся продукты 100. Эксперименты показывают, что нагревание продуктов до температур, приближающихся к 100°С, денатурирует ферменты внутри этих продуктов, что предотвращает порчу продуктов этими ферментами. Данные на фиг.10 показывают, что процент деактивации ферментов зависит от температуры, до которой нагревают продукт.

Дополнительные эксперименты показали, что нагревание продуктов свыше 100°С также деактивирует ферменты, однако за счет вкуса, цвета и аромата. При нагревании свыше температуры кипения вкус скоропортящихся продуктов 100 необратимо изменяется. После кипения цвет становится бурым и изменяются вкус и аромат.

Бак 101 соединен с разливочной машиной 108. Разливочная машина 108 заполняет в горячем виде тару 109 обработанными скоропортящимися продуктами 100, в то время как скоропортящиеся продукты 100 все еще имеют температуру выше комнатной температуры. Насос 114, предпочтительно, является центробежным насосом, который перемещает скоропортящиеся продукты 100 из бака 101 к разливочной машине 108. Тара 109 предпочтительно изготовлена из материала, который выдерживает температуру, равную, по меньшей мере, 100°С, такого как термопластичный материал и стекло.

Средство для транспортировки тары 109, такое как конвейерная лента 115, переносит тару 109 к машине 110 для укупорки колпачками. Укупорочная машина 110 помещает колпачок 111 на каждую тару 109, в то время как скоропортящиеся продукты 101 внутри тары 109 все еще горячие. Средство для охлаждения тары 109, такое как брызги 112 воды, холодный воздух (не изображен) или охлаждающий туннель охлаждает тару 109 и скоропортящиеся продукты 100, вызывая объемное сжатие содержимого тары 109. Можно контролировать герметичное закрывание для проверки свежести и герметизации скоропортящихся продуктов в бутылках.

Бак 101 может также содержать средство для увеличения переноса тепла. Средство для увеличения переноса тепла может включать направляющие 113, мешалку (не изображена) и ворсинки (не изображены). Средство для увеличения переноса тепла выполнено с возможностью увеличения переноса тепла между теплоносителем 103 и скоропортящимися продуктами 100. За счет осуществления более равномерного и эффективного переноса тепла скоропортящиеся продукты 100 можно обрабатывать быстрее без перегревания локальных частей скоропортящихся продуктов 100. Без средства для улучшения переноса тепла может оказаться невозможным равномерное нагревание больших загрузок, когда отношение площади поверхности к объему бака 101 является низким. Направляющие 113 и мешалки (не изображены) внутри бака 101 увеличивают перемешивание и вызывают более равномерное нагревание скоропортящихся продуктов 100. Ворсинки (не изображены) являются пальцеобразными выступами, которые увеличивают отношение площади поверхности к объему и тем самым облегчают перенос тепла.

Предпочтительный вариант выполнения промышленного устройства можно использовать в периодическом процессе. Обычно в периодических процессах одновременно обрабатывают одну партию продукта. Согласно данному изобретению бак 101 заполняют скоропортящимися продуктами 100 и скоропортящиеся продукты обрабатывают, затем опустошают бак 101. После опустошения процесс повторяют.

Другим предпочтительным вариантом выполнения является непрерывный процесс. В непрерывном процессе поддерживают постоянный поток скоропортящихся продуктов через систему. Для обеспечения непрерывного процесса, в котором скоропортящиеся продукты выходят из бака 101 после адекватного нагревания, но без перегревания, необходимо регулировать перемешивание и скорость потока через бак 101.

Данное изобретение было показано и описано в считающемся наиболее практичном и предпочтительном варианте выполнения. Однако необходимо признать, что возможны отступления от него внутри объема изобретения и что для специалистов в данной области техники очевидны различные модификации.

1. Устройство для асептической обработки скоропортящегося продукта без консервантов, содержащее

бак, способный удерживать скоропортящийся продукт, при этом бак имеет вход и выход для приема и разгрузки скоропортящегося продукта,

первый кожух, окружающий указанный бак,

второй кожух, окружающий указанный первый кожух,

первый теплоноситель, по меньшей мере, частично заполняющий объем между баком и первым кожухом, который может осуществлять теплообмен через бак со скоропортящимся продуктом,

второй теплоноситель, заполняющий объем между первым кожухом и вторым кожухом, и

средство для нагревания второго теплоносителя для передачи его тепла первому теплоносителю, который, в свою очередь, повышает температуру скоропортящегося продукта внутри бака.

2. Устройство по п.1, в котором первый теплоноситель выбран из группы, состоящей из воды, этиленгликоля и минерального масла.

3. Устройство по п.1, дополнительно содержащее средство для увеличения переноса тепла между первым теплоносителем и скоропортящимся продуктом.

4. Устройство по п.3, в котором средство для увеличения переноса тепла содержит мешалку в баке.

5. Устройство по п.3, в котором средство для увеличения переноса тепла содержит направляющую, расположенную внутри бака.

6. Устройство по п.3, в котором средство для увеличения переноса тепла содержит, по меньшей мере, одно ребро, расположенное внутри бака.

7. Устройство по п.3, в котором средство для увеличения переноса тепла содержит мешалку, по меньшей мере, одну направляющую и, по меньшей мере, одно ребро, расположенные внутри бака.

8. Устройство по п.3, в котором скоропортящийся продукт, выбранный из группы, состоящей из фруктового сока, смесей фруктовых соков, плодовой мякоти, вин, молока, шоколадного молока, масла, йогурта, кисломолочных продуктов, пива, солодовых и овсяных продуктов, супов, воды и безалкогольных напитков, помещен в тару, способную выдерживать температуры свыше 100°С.

9. Способ асептической обработки скоропортящегося продукта без консервантов с использованием бака, содержащего скоропортящийся продукт, при этом бак имеет вход и выход для приема и разгрузки скоропортящегося продукта, первый кожух, окружающий бак, второй кожух, окружающий первый кожух, первый теплоноситель, заполняющий объем между баком и первым кожухом, который обеспечивает обмен тепла через бак со скоропортящимся продуктом, второй теплоноситель, заполняющий объем между первым кожухом и вторым кожухом, и средство для нагревания второго теплоносителя, содержащий стадии, согласно которым

помещают некоторое количество скоропортящегося продукта в бак,

повышают с помощью средства нагревания температуру второго теплоносителя для повышения, в свою очередь, температуры первого теплоносителя в течение достаточного периода времени для повышения температуры скоропортящегося продукта в баке до температуры между 92 и 100°С.

10. Способ по п.9, в котором скоропортящийся продукт выдерживают при температуре между 92 и 100°С в течение времени от 1 до 5 мин.

11. Способ по п.9, в котором скоропортящийся продукт выдерживают при температуре между 92 и 100°С в течение периода времени между 1 и 2 мин.

12. Способ по п.9, дополнительно содержащий стадию удаления скоропортящегося продукта из бака после нагревания скоропортящегося продукта до температуры между 92 и 100°С.

13. Способ по п.9, в котором обеспечивают непрерывный поток скоропортящегося продукта через бак от входа в бак к выходу из бака при одновременном нагревании до температуры между 92 и 100°С.

14. Способ по п.9, в котором скоропортящийся продукт, выбранный из группы, состоящей из фруктового сока, смесей фруктовых соков, плодовой мякоти, вин, молока, шоколадного молока, масла, йогурта, кисломолочных продуктов, пива, солодовых и овсяных продуктов, супов, воды и безалкогольных напитков, помещают в тару, способную выдерживать температуры свыше 100°С.